[發明專利]用于影響激光焊縫表面特性的方法及構件

在審

• 申請號: 201410645600.3
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104690427A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: M·拉亨邁爾
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/70;B23K26/352
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董華林

技術領域

本發明涉及一種用于影響激光焊縫表面特性的方法以及一種構件。

背景技術

通過激光焊接方法連接的構件、如在汽車結構中的車身構件在焊接過程之后往往必須上漆。上漆過程在此例如可以包括多個步驟，例如預處理，例如磷化處理，上防腐蝕底漆，例如電泳漆(KTL)以及上底料/中漆、基漆和清漆。

在鋼材的焊接過程期間，尤其在借助觸覺式焊縫引導方式進行激光束焊接時，在焊縫表面上產生不同的雜質、如各種各樣的鐵氧化物。由于焊接過程而產生的雜質通常被稱為氧化皮。氧化皮僅有不足以附著在材料上的附著性。氧化皮也可以不經過磷化處理。因此，含有氧化皮雜質的焊縫會導致不足的電泳/油漆附著性。

為了改善油漆附著性，通常會除去雜質。對此，使焊縫經受再加工，如通過機械地擦刷焊縫或借助干冰除去雜質/氧化皮。然而，該工藝步驟是難以控制的，因為不存在要監控的參數。經常不能有效地保證雜質被完全除去。也可能會出現不想要的鋅磨粒。此外不利的是，凈化焊縫產生額外的場地/時間需求。

發明內容

因此本發明任務在于，提出一種簡單且經濟的方法以及一種相應的構件，通過該方法可以改善被焊接的構件上的油漆附著性。

該任務通過按照權利要求1的方法和按照權利要求10的構件解決。

在按本發明的用于影響激光焊縫的表面特性的方法中，激光束在構件的接合位置上引導，選擇工藝參數，使得在接合位置上構造焊縫和附著在焊縫上的含鐵氧化物的層。

尤其是在大批量制造中，在焊縫上形成雜質不能完全被避免。然而本發明的認識在于，可以通過合適地選擇工藝參數來影響雜質，從而雜質不再損害后續的上漆過程。更確切地說，如此選擇焊接過程的工藝參數，使得在焊縫上構造有附著性的含鐵氧化物的層。

含鐵氧化物的層附著在焊縫上。也就是說，含鐵氧化物的層滿足粘膠帶撕除實驗的要求。在粘膠帶撕除實驗中，借助4.6±0.5N/cm的粘接力將粘膠帶沿著激光焊縫平行地牢固地壓緊到鋼上并且以60°角度猛地拔起。已焊接的構件在施加粘膠帶之前上漆，該構件例如可以是電泳涂裝的或完全上漆的，即具有多個漆層。在撕下粘膠帶時，無附著性的或附著性差的顆粒作為油漆脫落物遺留在粘膠帶上。當在焊縫的區域內的油漆脫落率最大為5％時，則認為滿足粘膠帶撕除實驗。

因此本發明如下選取一種新途徑，使得不再嘗試避免雜質的形成或除去該雜質，而是如此構造雜質，使得雜質不會使后續的上漆過程構成障礙。已表明，通過合適的工藝參數在焊縫上形成具有改進附著性的含鐵氧化物的層。通過所述含鐵氧化物的層的良好的附著性同樣地可以免除雜質去除。既不需要對焊縫進行再加工，也不需要為除去含鐵氧化物的層在上漆車間中進行預處理。因此，可以減少必要工藝步驟的數量。由于該方法尤其適用于大批量生產，所以不會導致生產節拍損失。

工藝參數例如是光束強度、激光束的焦點位置、激光束的橫向偏角和激光束的縱向偏角、保護氣體的量和種類、鋼絲量以及機器人速率，通過這些工藝參數可以影響四氧化三鐵的份量并且因而影響含鐵氧化物的層的附著性。

在一種構造形式中，激光束的縱向偏角小于85°，尤其是優選激光束的縱向偏角至少為75°并且小于85°。所述縱向偏角在此是沿著焊接方向的角度，激光束相對于工件表面以該縱向偏角傾斜。縱向偏角小于90°意味著緩慢地進行焊接。通過在上述范圍內調整縱向偏角，實現對焊接位置的更久的光束作用，該光束作用對含鐵氧化物的層的組織產生積極影響。

在一個構造形式中，如此選擇激光束的橫向偏角，使得該橫向偏角大于45°，并且優選處于大于45°至最大值為60°的范圍內。所述橫向偏角是與焊接方向成橫向的角度，激光束相對于工件表面以該橫向偏角傾斜。由此可以實現對于含鐵氧化物的層的附著適宜性來說在上金屬板和下金屬板上的最佳的溫度分度。

如果所述焊接為熱傳導焊接，即在焊接期間不會形成蒸汽洞，優選含鐵氧化物的層的附著可以被進一步促進。例如可以通過對光束強度的相應選擇(小于10⁶W/cm²)來實施熱傳導焊接。在一個可替代的構造形式中，激光束的焦點位置在焊接位置上方、例如在焊接位置上方5mm以下。優選激光束的焦點位置在焊接位置上方3mm至5mm處。在熱傳導焊接時比在深層焊接時較小的當前絕對溫度促進有附著性的含鐵氧化物的層的構成。

在一個優選的構造中，使用具有觸覺式焊縫引導方式的激光焊接方法，其中，填充焊條同時作為用于引導焊縫的機械鍵。